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5.21: Homologe und analoge Merkmale - Biologie

5.21: Homologe und analoge Merkmale - Biologie


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Lernziele

  • Vergleichen Sie homologe und analoge Merkmale

Wissenschaftler müssen genaue Informationen sammeln, die es ihnen ermöglichen, evolutionäre Verbindungen zwischen Organismen herzustellen. Ähnlich wie bei der Detektivarbeit müssen Wissenschaftler Beweise verwenden, um die Fakten aufzudecken. Im Fall der Phylogenie konzentrieren sich evolutionäre Untersuchungen auf zwei Arten von Beweisen: morphologische (Form und Funktion) und genetische. Im Allgemeinen neigen Organismen, die ähnliche physikalische Merkmale und Genome aufweisen, dazu, enger verwandt zu sein als solche, die dies nicht tun. Solche Merkmale, die sich sowohl morphologisch (in der Form) als auch genetisch überlappen, werden als homologe Strukturen bezeichnet; sie stammen aus Entwicklungsähnlichkeiten, die auf der Evolution beruhen. Beispielsweise weisen die Knochen in den Flügeln von Fledermäusen und Vögeln homologe Strukturen auf (Abbildung 1).

Beachten Sie, dass es sich nicht nur um einen einzelnen Bone handelt, sondern um eine Gruppierung mehrerer Bones, die auf ähnliche Weise angeordnet sind. Je komplexer das Merkmal, desto wahrscheinlicher ist jede Art von Überlappung auf eine gemeinsame evolutionäre Vergangenheit zurückzuführen. Stellen Sie sich vor, zwei Menschen aus verschiedenen Ländern erfinden beide ein Auto mit den gleichen Teilen und in genau der gleichen Anordnung ohne vorheriges oder gemeinsames Wissen. Dieses Ergebnis wäre höchst unwahrscheinlich. Wenn jedoch zwei Menschen beide einen Hammer erfinden, wäre der Schluss naheliegend, dass beide ohne die Hilfe des anderen die ursprüngliche Idee haben könnten. Die gleiche Beziehung zwischen Komplexität und gemeinsamer Evolutionsgeschichte gilt für homologe Strukturen in Organismen.

Irreführender Auftritt

Einige Organismen können sehr eng verwandt sein, obwohl eine geringfügige genetische Veränderung einen großen morphologischen Unterschied verursacht hat, der sie ganz anders aussehen lässt. In ähnlicher Weise können nicht verwandte Organismen entfernt verwandt sein, erscheinen aber sehr ähnlich. Dies geschieht normalerweise, weil beide Organismen in gemeinsamen Anpassungen waren, die sich unter ähnlichen Umweltbedingungen entwickelt haben. Wenn ähnliche Eigenschaften aufgrund von Umweltbeschränkungen und nicht aufgrund einer engen evolutionären Beziehung auftreten, wird dies als ein . bezeichnet Analogie oder Homoplasie. Insekten benutzen zum Beispiel Flügel, um wie Fledermäuse und Vögel zu fliegen, aber die Flügelstruktur und der embryonale Ursprung sind völlig unterschiedlich. Diese werden als analoge Strukturen bezeichnet (Abbildung 2).

Ähnliche Merkmale können entweder homolog oder analog sein. Homologe Strukturen haben einen ähnlichen embryonalen Ursprung; analoge Organe haben eine ähnliche Funktion. Zum Beispiel sind die Knochen in der Vorderflosse eines Wals homolog zu den Knochen im menschlichen Arm. Diese Strukturen sind nicht analog. Die Flügel eines Schmetterlings und die Flügel eines Vogels sind analog, aber nicht homolog. Einige Strukturen sind sowohl analog als auch homolog: Die Flügel eines Vogels und die Flügel einer Fledermaus sind sowohl homolog als auch analog. Wissenschaftler müssen bestimmen, welche Art von Ähnlichkeit ein Merkmal aufweist, um die Phylogenie der untersuchten Organismen zu entschlüsseln.

Molekulare Vergleiche

Mit der Weiterentwicklung der DNA-Technologie ist der Bereich der Molekulare Systematik, das die Nutzung von Informationen auf molekularer Ebene einschließlich der DNA-Analyse beschreibt, ist aufgeblüht. Neue Computerprogramme bestätigen nicht nur viele früher klassifizierte Organismen, sondern decken auch früher gemachte Fehler auf. Wie bei den physikalischen Eigenschaften kann sogar die DNA-Sequenz in einigen Fällen schwierig zu lesen sein. In einigen Situationen können zwei sehr eng verwandte Organismen als unverwandt erscheinen, wenn eine Mutation aufgetreten ist, die eine Verschiebung des genetischen Codes verursacht hat. Eine Insertions- oder Deletionsmutation würde jede Nukleotidbase über eine Stelle verschieben, wodurch zwei ähnliche Codes unverwandt erscheinen.

Manchmal teilen sich zwei Segmente des DNA-Codes in entfernt verwandten Organismen zufällig einen hohen Prozentsatz an Basen an denselben Stellen, was dazu führt, dass diese Organismen eng verwandt erscheinen, wenn sie es nicht sind. Für diese beiden Situationen wurden Computertechnologien entwickelt, um die tatsächlichen Beziehungen zu identifizieren, und letztendlich ist die gekoppelte Verwendung sowohl morphologischer als auch molekularer Informationen effektiver bei der Bestimmung der Phylogenie.


Der Unterschied zwischen Analogie und Homologie in der Evolution

Es gibt viele Arten von Beweisen, die die Evolutionstheorie stützen. Diese Beweise reichen von der winzigen molekularen Ebene der DNA-Ähnlichkeiten bis hin zu Ähnlichkeiten innerhalb der anatomischen Struktur von Organismen. Als Charles Darwin zum ersten Mal seine Idee der natürlichen Auslese vorschlug, verwendete er hauptsächlich Beweise, die auf anatomischen Merkmalen der von ihm untersuchten Organismen beruhten.

Zwei verschiedene Möglichkeiten, wie diese Ähnlichkeiten in anatomischen Strukturen klassifiziert werden können, sind entweder analoge Strukturen oder homologe Strukturen. Während beide Kategorien damit zu tun haben, wie ähnliche Körperteile verschiedener Organismen verwendet und aufgebaut werden, ist nur eine tatsächlich ein Hinweis auf einen gemeinsamen Vorfahren irgendwo in der Vergangenheit.


5.21: Homologe und analoge Merkmale - Biologie

Da ein phylogenetischer Baum eine Hypothese über evolutionäre Beziehungen ist, möchten wir Charaktere verwenden, die zuverlässige Indikatoren für gemeinsame Vorfahren sind, um diesen Baum zu erstellen. Wir verwenden homologe Zeichen — Zeichen in verschiedenen Organismen, die ähnlich sind, weil sie von einem gemeinsamen Vorfahren geerbt wurden, der auch diesen Charakter hatte. Ein Beispiel für homologe Charaktere sind die vier Gliedmaßen von Tetrapoden. Vögel, Fledermäuse, Mäuse und Krokodile haben alle vier Gliedmaßen. Haie und Knochenfische nicht. Der Vorfahre der Tetrapoden entwickelte vier Gliedmaßen, und seine Nachkommen haben dieses Merkmal geerbt — daher ist das Vorhandensein von vier Gliedmaßen eine Homologie.

Nicht alle Zeichen sind Homologien. Vögel und Fledermäuse haben zum Beispiel beide Flügel, Mäuse und Krokodile hingegen nicht. Heißt das, dass Vögel und Fledermäuse enger miteinander verwandt sind als Mäuse und Krokodile? Nein. Wenn wir Vogelflügel und Fledermausflügel genau untersuchen, stellen wir fest, dass es einige große Unterschiede gibt.

Fledermausflügel bestehen aus Hautlappen, die zwischen den Finger- und Armknochen gespannt sind. Vogelflügel bestehen aus Federn, die sich über den ganzen Arm erstrecken. Diese strukturellen Unterschiede deuten darauf hin, dass Vogelflügel und Fledermausflügel nicht von einem gemeinsamen Vorfahren mit Flügeln geerbt wurden. Diese Idee wird durch die folgende Phylogenie veranschaulicht, die auf einer Vielzahl anderer Charaktere basiert.

Vogel- und Fledermausflügel sind analog – das heißt, sie haben unterschiedliche evolutionäre Ursprünge, sind aber oberflächlich ähnlich, weil sie beide eine natürliche Selektion erfahren haben, die sie so geformt hat, dass sie eine Schlüsselrolle im Flug spielen. Analogien sind das Ergebnis konvergenter Evolution.

Obwohl Vogel- und Fledermausflügel den Flügeln ähnlich sind, sind sie interessanterweise als Vorderbeine homolog. Vögel und Fledermäuse erbten keine Flügel von einem gemeinsamen Vorfahren mit Flügeln, aber sie erbten Vordergliedmaßen von einem gemeinsamen Vorfahren mit Vordergliedmaßen.


5.21: Homologe und analoge Merkmale - Biologie

Verschiedene Arten lebender Organismen haben oft ähnliche physikalische Eigenschaften. Diese Merkmale werden manchmal zur Klassifizierung verwendet. Klassifizierungen, die evolutionäre Beziehungen widerspiegeln, sind im Allgemeinen am nützlichsten, denn wenn Sie einen Organismus in der Gruppe kennen, können Sie relativ genaue Vorhersagen über andere Gruppenmitglieder treffen, auch wenn Sie sie noch nie gesehen haben.

Zum Beispiel sind alle Frösche miteinander verwandt. Basierend auf dem, was Sie über unsere lokalen Frösche wissen, können Sie vorhersagen, dass die meisten afrikanischen Frösche wahrscheinlich hüpfen, wie feuchte Lebensräume, Insekten fressen und zirpende Geräusche machen.

Auf der anderen Seite, was wäre, wenn Sie eine Gruppe von Organismen namens „Grüne“ hätten, die alle Tiere umfasste, die hauptsächlich grün waren? Es wird Ihnen schwer fallen, die Gewohnheiten aller grünen Tiere vorherzusagen, nur basierend auf dem, was Sie über Heuschrecken wissen. Die Grünfärbung hat sich bei vielen verschiedenen Tiergruppen viele Male entwickelt. Es bedeutet nicht, dass alle grünen Tiere eng verwandt sind.


Identifizieren analoger Strukturen

Wissenschaftler identifizieren normalerweise analoge Strukturen, indem sie sich die bekannten Verwandten der beiden untersuchten Arten ansehen.

Wenn eine gemeinsame Vererbungslinie gefunden werden kann – wie Menschen und Affen, die beide Finger haben, wenn wir einen Fossilienbestand haben, der zeigt, dass Menschen und Affen einen gemeinsamen Vorfahren haben, der auch Finger hatte – werden die Strukturen nicht als analog betrachtet.

Findet man aber keinen gemeinsamen Vorfahren, der diese Merkmale teilt – wie etwa bei Fledermäusen und Insekten, deren gemeinsamer Vorfahr überhaupt nicht geflogen ist – würden die Strukturen als analog betrachtet.


Gemeinsame Eigenschaften

Organismen entwickeln sich aus gemeinsamen Vorfahren und diversifizieren sich dann. Wissenschaftler verwenden den Ausdruck „Abstammung mit Modifikation“, denn obwohl verwandte Organismen viele der gleichen Eigenschaften und genetischen Codes aufweisen, treten Veränderungen auf. Dieses Muster wiederholt sich immer wieder, wenn man den phylogenetischen Baum des Lebens durchläuft:

  1. Eine Veränderung der genetischen Ausstattung eines Organismus führt zu einem neuen Merkmal, das sich in der Gruppe durchsetzt.
  2. Viele Organismen steigen von diesem Punkt ab und haben diese Eigenschaft.
  3. Es entstehen immer wieder neue Variationen: Einige sind anpassungsfähig und bleiben bestehen, was zu neuen Merkmalen führt.
  4. Bei neuen Merkmalen wird ein neuer Verzweigungspunkt bestimmt (zu Schritt 1 zurückgehen und wiederholen).

Wenn ein Merkmal im Vorfahren einer Gruppe gefunden wird, gilt es als a gemeinsamer Ahnencharakter weil alle Organismen im Taxon oder in der Klade diese Eigenschaft haben. Die Wirbelsäule in Abbildung 1 ist ein gemeinsames Merkmal. Betrachten Sie nun die Fruchtwasser-Ei-Charakteristik in der gleichen Abbildung. Nur einige der Organismen in Abbildung 1 haben diese Eigenschaft, und diejenigen, die dies tun, werden als a . bezeichnet geteilter abgeleiteter Charakter weil dieses Merkmal irgendwann abgeleitet wurde, aber nicht alle Vorfahren im Baum einschließt.

Der knifflige Aspekt gemeinsamer Vorfahren und gemeinsamer abgeleiteter Charaktere ist die Tatsache, dass diese Begriffe relativ sind. Das gleiche Merkmal kann je nach verwendetem Diagramm als das eine oder das andere angesehen werden. Zurück zu Abbildung 1 ist ein Amnion-Ei ein gemeinsames abgeleitetes Merkmal für Amnioten als Klade, da die unmittelbaren Vorfahren von Amnioten sowie andere Gruppen, die von den Vorfahren der Amnioten abstammen, es nicht haben. Es ist jedoch ein gemeinsames Ahnenmerkmal für jede bestimmte Gruppe von Amnioten, wie Eidechsen, Kaninchen oder Menschen (siehe Abbildung 1), da sie alle von einem Vorfahren mit diesem Merkmal stammen. Diese Begriffe helfen Wissenschaftlern, beim Bau phylogenetischer Bäume zwischen Kladen zu unterscheiden.

Auswahl der richtigen Beziehungen

Stellen Sie sich vor, Sie wären die Person, die für die ordnungsgemäße Organisation aller Warenhausartikel verantwortlich ist – eine überwältigende Aufgabe. Viel schwieriger gestaltet sich die Organisation der evolutionären Beziehungen allen Lebens auf der Erde: Wissenschaftler müssen enorme Zeitblöcke überspannen und mit Informationen längst ausgestorbener Organismen arbeiten. Der Versuch, die richtigen Verbindungen zu entschlüsseln, insbesondere angesichts der Anwesenheit von Homologien und Analogien, macht die Aufgabe, einen genauen Lebensbaum zu erstellen, außerordentlich schwierig. Hinzu kommt die fortschreitende DNA-Technologie, die Forschern jetzt große Mengen genetischer Sequenzen zur Verfügung stellt, die sie verwenden und analysieren können. Taxonomie ist eine subjektive Disziplin: Viele Organismen haben mehr als eine Verbindung zueinander, sodass jeder Taxonom die Reihenfolge der Verbindungen bestimmt.

Um bei der enormen Aufgabe der genauen Beschreibung von Phylogenien zu helfen, verwenden Wissenschaftler oft das Konzept von maximale Sparsamkeit , was bedeutet, dass Ereignisse auf einfachste und offensichtlichste Weise aufgetreten sind. Wenn beispielsweise eine Gruppe von Menschen ein Waldreservat betrat, um nach dem Prinzip der maximalen Sparsamkeit zu wandern, könnte man vorhersagen, dass die meisten auf etablierten Wegen wandern würden, anstatt neue zu schmieden.

Für Wissenschaftler, die Evolutionspfade entschlüsseln, wird die gleiche Idee verwendet: Der Evolutionspfad umfasst wahrscheinlich die wenigsten großen Ereignisse, die mit den vorliegenden Beweisen übereinstimmen. Ausgehend von allen homologen Merkmalen in einer Gruppe von Organismen suchen Wissenschaftler nach der offensichtlichsten und einfachsten Reihenfolge der evolutionären Ereignisse, die zum Auftreten dieser Merkmale geführt haben.

Diese Werkzeuge und Konzepte sind nur einige der Strategien, mit denen Wissenschaftler die Aufgabe lösen, die Evolutionsgeschichte des Lebens auf der Erde aufzudecken. Neuere Technologien haben in letzter Zeit überraschende Entdeckungen mit unerwarteten Zusammenhängen gemacht, wie zum Beispiel die Tatsache, dass Menschen mit Pilzen näher verwandt zu sein scheinen als Pilze mit Pflanzen. Klingt unglaublich? Wenn die Informationen über DNA-Sequenzen wachsen, werden die Wissenschaftler der Kartierung der Evolutionsgeschichte allen Lebens auf der Erde immer näher kommen.


Analogie

Analogie bezieht sich auf die Ähnlichkeit in der Funktion zweier verschiedener Organismen aufgrund konvergenter Evolution und nicht gemeinsamer Abstammung.

Analogie bei Tieren

Analoge Organe sind das Gegenteil von homologen Organen, die ähnliche Funktionen, aber unterschiedlichen Ursprungs haben. Ein Beispiel für ein analoges Merkmal wären die Flügel von Insekten, Fledermäusen und Vögeln, die sich unabhängig voneinander in jeder Abstammungslinie entwickelten, nachdem sie von einem Vorfahren ohne Flügel abgewichen waren. Die Flügel von Insekten stammen von der inneren oder äußeren Oberfläche des Insektenkörpers. Federn von Vögeln stammen von ihren Vorderbeinen, und die Flügel von Fledermäusen stammen sowohl von den Vorderbeinen als auch von der häutigen Haut des Abdomens.

Ein weiteres Beispiel für analoge Tiere sind Zuckersegelflugzeuge und Flughörnchen. Diese beiden Tiere können mit ihren Gleitflügeln in der Luft gleiten. Beide Arten unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht voneinander. Flughörnchen sind Plazenta-Säugetiere, während Zuckergleiter Beuteltiere wie Kängurus sind. Um eine gemeinsame Funktion anzupassen, entwickelten das Flughörnchen und der Zuckersegler ähnliche Gleitflügel.

Analogie in Pflanzen

Die Blätter von Opuntia und Peepal sind analoge Organe in Pflanzen. Bei Opuntien ist der Stängel zu einer breiten, saftigen, blattähnlichen Struktur modifiziert, die wie Blätter Photosynthese durchführt. Peepal-Blatt ist ein normales Blatt, das Photosynthese durchführt. Sowohl die Opuntien- als auch die Peepal-Blätter erfüllen also eine gemeinsame Funktion durch Photosynthese, also sind sie analog.

Viele der Kakteen und afrikanischen Euphorbien ähneln sich im Aussehen, sind saftig, stachelig, wasserspeichernd und im Allgemeinen an Wüstenbedingungen angepasst. Diese beiden Pflanzen gehören jedoch zu verschiedenen Familien, obwohl sie aufgrund der ähnlichen Umweltbedingungen, in denen sie sich befinden, Merkmale teilen.

Kartoffel und Süßkartoffel weisen ebenfalls ähnliche Eigenschaften auf, haben aber unterschiedliche Herkunft. Kartoffel ist ein modifizierter Stiel, der für die Aufbewahrung von Lebensmitteln gedacht ist. Süßkartoffel ist eine modifizierte Wurzel, die auch zur Aufbewahrung von Lebensmitteln gedacht ist, daher sind sie analog.


Beispiele für homologe

Wie oben erwähnt, kann „homologe“ verwendet werden, um zwei Dinge zu beschreiben:

Kletterer, Flieger und Schwimmer

Was haben Eichhörnchen, Vögel und Wale gemeinsam? Die offensichtliche Antwort ist, dass sie atmen, ein schlagendes Herz haben und ihre oberen Gliedmaßen benutzen, um sich zu bewegen. Lassen Sie uns diese letztere Idee etwas genauer untersuchen, indem wir die Kletterfähigkeit des Eichhörnchens, die Flugfähigkeit des Vogels und die Schwimmfähigkeit des Wals als Beispiele verwenden:

Untersuchen Sie die Bilder unten und konzentrieren Sie sich auf den Arm des Eichhörnchens, den Flügel des Vogels und die Flosse des Wals. Beachten Sie einige Ähnlichkeiten und Unterschiede.

Diese Abbildungen zeigen unter anderem, dass jedes Beispiel aus drei Hauptteilen besteht: dem Oberarm, oder der „Oberarm“, der Radius und Elle, die den „Unterarm“ bilden, und die Mittelhandknochen, die die „Finger“ bilden.

Andererseits können wir auch Unterschiede erkennen. Die Wale Oberarm, zum Beispiel tendenziell kürzer, breiter und flacher. Tatsächlich haben einige Wale eine Patella, oder „Schulterblatt“, statt a Oberarm. Ebenso hat der Vogel keine Finger seine Mittelhandknochen sich zu etwas verjüngen, das einem Dolch ähnelt.

Um den populären darwinistischen Satz zu zitieren, sind Sie 98% Schimpanse. Obwohl diese Informationen technisch richtig sind, können sie Anfänger in die Irre führen, die sie noch nicht weiter erforschen müssen.

Der genetische Code der meisten Tiere enthält vier Nukleotidbasen, auch genannt Nukleobasen, und mit A, T, C und G gekennzeichnet. In verschiedenen Kombinationen berücksichtigen sie Merkmale wie die Farbe und Lage der Körperbehaarung, Nasengröße, Blutgruppe und sogar Ohrläppchen. Neuere Forschungen legen sogar nahe, dass Nukleobasen auch bestimmen, ob Sie eine psychische oder eine Persönlichkeitsstörung entwickeln.

Trotzdem sind die meisten genetischer Ausdruck, oder die Art und Weise, in der sich Nukleobasenkombinationen manifestieren, ist relativ gutartig. Wir machen uns zum Beispiel wenig Gedanken über die Nukleobasenkombinationen, die unsere Knochen hart, unser Herz muskulös oder unsere Leber regenerieren lassen. Tatsächlich schätzen Genetiker, dass nur 0,1% (das ist ein Zehntel Prozent) unserer Gene tatsächlich für die Merkmale verantwortlich sind, die wir sehen. Die anderen 99,9 % ruhen als „Junk-DNA“ oder bilden Eigenschaften, die wir für selbstverständlich halten.

Die vier nahezu universellen Nukleobasen im genetischen Code, gepaart mit der Tatsache, dass ein Teil der menschlichen DNA ruht, erlauben uns, den Satz „Du bist zu 98% Schimpanse“ tiefer zu verstehen. Kurz gesagt, Mensch und Schimpanse haben jedoch eine homolog genetischer Code. Die Unterschiede liegen darin, wie dieser Code ausgedrückt wird.

Die Augen deiner Mutter, aber die Hände deines Vaters

Wenn Sie Ihre leiblichen Eltern kennen, ist Ihnen wahrscheinlich aufgefallen, dass Sie einige Merkmale von Ihrer Mutter und einige Merkmale von Ihrem Vater geerbt haben. Vielleicht haben Sie auch Verwandten und Freunden erzählt, dass Sie dem einen oder anderen ähnlich sind.

Zum Guten oder zum Schlechten ähneln Sie wahrscheinlich Ihren beiden Eltern. Dies liegt daran, dass Sie während der Empfängnis einen Satz von 23 Chromosomen von der Eizelle Ihrer Mutter und einen Satz von 23 Chromosomen vom Sperma Ihres Vaters geerbt haben. Auf jedem Set sind an ähnlichen Orten die gleichen genetischen Informationen gespeichert.

Da Sie eines der Chromosomen Ihrer Mutter mit einem Ihres Vaters „übereinstimmen“ können, sind sie homolog.

Nichtsdestotrotz können sich die Allele oder Expressionsmodi dieser Gene unterscheiden. Aus diesem Grund haben Sie möglicherweise die braunen Augen Ihrer Mutter geerbt, a dominantes Allel, aber nicht die Kinnspalte deines Vaters, a rezessives Allel. Typischerweise jedoch die Tatsache, dass Sie verfügen über farbige Augen oder ein Kinn weisen in erster Linie darauf hin, dass die Chromosomen Ihrer Eltern beide die für ihre Entstehung notwendigen Informationen trugen.


Diese Beispiele für analoge Strukturen werden Sie sicherlich überraschen

Die strukturellen Merkmale, die bei verschiedenen Arten eine gemeinsame Funktion erfüllen, aber unterschiedliche Ursprünge haben, werden als analoge Strukturen bezeichnet, und dieses Phänomen wird als Analogie bezeichnet. Lesen Sie diesen BiologyWise-Beitrag, um mehr über solche Strukturen zu erfahren.

Die strukturellen Merkmale, die bei verschiedenen Arten eine gemeinsame Funktion erfüllen, aber unterschiedliche Ursprünge haben, werden als analoge Strukturen bezeichnet, und dieses Phänomen wird als Analogie bezeichnet. Lesen Sie diesen BiologyWise-Beitrag, um mehr über solche Strukturen zu erfahren.

Wahnsinnige Ähnlichkeit!

Obwohl sie sich in ihren Evolutionswegen unterscheiden, sind die Augen von Menschen und Tintenfischen in Bezug auf Struktur und Aussehen fast gleich. Beide Organismen haben ein stereoskopisches Sehen, auch wenn sie zu völlig unverwandten Klassen gehören, d. H. Wirbeltiere bzw. Kopffüßer.

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Die konvergente Evolution hat seit dem Erscheinen der ersten Organismen eine sehr wichtige Rolle bei der Entwicklung komplexer Lebensformen gespielt. Die Merkmale in Organismen, die die gleichen Funktionen erfüllen, aber eine unterschiedliche Evolutionsgeschichte haben, werden als analoge/konvergente Strukturen bezeichnet. Diese Art der Strukturentwicklung wird auch Homoplasie genannt. Flügel haben beispielsweise die gleichen Funktionen für Insekten und Vögel, aber es gibt keine evolutionäre Ähnlichkeit zwischen ihnen.

Flügel von Vögeln und Fledermäusen sehen in ihrer Struktur ähnlich aus, obwohl sie sich unabhängig entwickelt haben, sind aber miteinander verwandt, weil sie sich an eine ähnliche Umgebung angepasst haben. Dieser Vorgang wird als konvergente Evolution bezeichnet. Aufgrund dieser Art der Evolution werden analoge Merkmale angenommen. Die Stoßzähne des Elefanten und die nagenden Vorderzähne des Bibers sind Schneidezähne. Sie wurden von gemeinsamen Vorfahren geerbt, werden aber im Laufe der Evolution entsprechend der jeweiligen Verwendung modifiziert und sehen heute sehr unterschiedlich aus. Analoge und homologe Strukturen sind einander ähnlich, weisen jedoch einen großen Unterschied in ihrer Vorfahrengeschichte auf. Letztere werden in verschiedenen Arten von Organismen entwickelt und stammen von einem gemeinsamen Vorfahren ab. Erstere haben keinen gemeinsamen Vorfahren, werden jedoch in Organismen beobachtet, die sich getrennt entwickelt haben.

Flügel

Analoge Strukturen sind leicht zu erkennen, wenn Flügel verschiedener Organismen untersucht werden. Zum Beispiel erfüllen die Flügel eines Vogels und eines Insekts die gleiche Funktion, d. h. das Fliegen oder die Bewegung durch die Luft. Aber Insekten haben sich getrennt entwickelt, während Vögel die modernen Versionen der alten Dinosaurier sind, beide Klassen sind in keiner Weise verwandt, obwohl sie ähnliche Merkmale aufweisen. In ähnlicher Weise umfasst ein weiteres Beispiel das Studium der Flügel von Fledermäusen und Schmetterlingen. Beide sehen sehr unterschiedlich aus, erfüllen aber die gleiche Flugfunktion. Es ist zu beachten, dass die Fledermaus in diesem Fall eine fliegende Säugetierart ist, während Schmetterlinge unter die Kategorie der Insekten fallen. Der Vergleich zwischen diesen beiden Organismen ist im nebenstehenden Bild dargestellt.

Gliedmaßen

Gliedmaßen von Tetrapoden und Arthropoden sind einander analog und entwickelten sich nach der Kambrium-Explosion vor etwa 530 Millionen Jahren. Tetrapoden entwickelten sich vor mehr als 370 Millionen Jahren aus Fischen, während die Vorfahren der Arthropoden wirbellose Landtiere waren. Somit wurden diese Strukturen unabhängig entwickelt. Die Beine von Wirbeltieren und Insekten dienen dem gleichen Zweck, aber beide haben unterschiedliche Strukturen und Entwicklungsgeschichten. Beide Klassen wurden aus zwei verschiedenen Ursprüngen abgeleitet. Im nebenstehenden Bild ist eine Darstellung zu sehen, die die Gliedmaßen von vier verschiedenen Säugetierarten vergleicht: Mensch, Pferd, Delfin und Fledermaus. Der farbige Index weist auf den Unterschied in Größe und Form der verschiedenen Körperteile hin. Trotz dieser Variation werden die Gliedmaßen für die gleiche Funktion verwendet, d. h. die Fortbewegung, sei es im Wasser, an Land oder in der Luft.

Eine der am leichtesten zu beobachtenden analogen Ähnlichkeiten besteht in Bezug auf die Flossen verschiedener Tiere. Zum Beispiel dienen die Flossen von Vögeln wie Pinguinen und Säugetieren wie Delfinen dem gleichen Zweck. Da beide jedoch zu einer anderen Klasse von Wirbeltieren gehören, muss ihre Evolutionslinie völlig unterschiedlich sein. Trotzdem haben beide Organismen Körperteile entwickelt, die ähnlich erscheinen, aber mehr oder weniger die gleiche Funktion haben. Gleiches ist bei Flossen von Haien und Delfinen zu beobachten. Erstere werden als Fische kategorisiert, während letztere eine Vielzahl von Säugetieren sind, die im Wasser gedeihen. Somit haben die Flossen bei beiden Organismen die gleiche Funktion, d. h. die Navigation im Wasser, aber die Organismen selbst sind hinsichtlich ihres Evolutionsweges völlig unabhängig voneinander.

Lagerung von Lebensmitteln

Ein klassisches Beispiel für Homoplasie in Bezug auf einen inhärenten Aspekt des Organismus ist die Ähnlichkeit zwischen Süßkartoffel und Kartoffel. Beide Gemüsearten haben sich in unterschiedliche Richtungen entwickelt und zeigen die gleiche Funktion. d.h. Nahrungsspeicherung in ihrer Knollenmasse. Aber Kartoffel hat die Form eines Stängels, der unter der Erde vergraben ist, während Süßkartoffel eine Wurzel ist. Ebenso werden Kartoffeln und Kakteen hauptsächlich als Stängel kategorisiert. Aber Kartoffeln können auf landwirtschaftlichen Feldern angebaut werden, während Kakteen meist Wüstenpflanzen sind. Beide Pflanzenarten haben sich unterschiedlich entwickelt, aber in ihrer Stängelform wird Nahrung im Gewebe gespeichert.

Verhaltensmerkmale

Neben dem Aspekt der Körperteile sagt uns die Forschung auf diesem Gebiet auch die Homoplasie in Bezug auf das Verhalten von Organismen. Dies wurde insbesondere dann beobachtet, wenn zwei Vögel unterschiedlicher Herkunft, wenn sie zusammen gehalten werden, die Fähigkeit entwickeln können, die gleiche Art von Vogelgesang auszusprechen. Dies ist jedoch nur experimentell möglich. Unter den Vögeln sehen die Geier der Neuen und der Alten Welt sehr ähnlich aus, beide haben federlose Hälse und Köpfe und ernähren sich von Aas. Aber abgesehen von diesen Ähnlichkeiten gehören sie verschiedenen Familien an. Die ersteren gehören zur Familie der Cathartidae, während die letzteren zur Familie der Accipitridae gehören. Geier der Neuen Welt verwenden sowohl den Geruchssinn als auch das Sehvermögen, um nach Beute zu jagen, während die Geier der Alten Welt nur den Sehsinn für die Jagd verwenden und eine 3-Fuß-Beute aus etwa 6,4 km Entfernung erkennen können. Die Geier der Neuen Welt haben einen stärkeren Geruchssinn als die Geier der Alten Welt. Eines der besten Beispiele in dieser Kategorie ist das Entenschnabelschnabeltier, ein eierlegendes Säugetier. Diese Verhaltensentwicklung wird im Fall von Wirbeltieren hauptsächlich bei Vögeln beobachtet. Obwohl das Schnabeltier wie ein Vogel aussieht und Eier legt, ist es durch kein anderes Merkmal mit der Vogelfamilie verwandt.

Andere Beispiele

✦ Die Analogie unterscheidet sich stark von der Homologie, bei der die Strukturen ähnlich sind, weil sie einen gemeinsamen embryonalen Ursprung haben. Es gibt viele Gründe, aus denen sich die Tiere in der Natur ähneln. Zwei Insekten derselben Art können aufgrund der gleichen Farbe der Flecken, die von den Vorfahren geerbt wurden, ähnlich aussehen.

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✦ Menschen, Eidechsen und Wale haben ähnliche Skelettstrukturen, jedoch einen anderen Lebensraum und Lebensstil.

✦ Menschen benutzen ihre Gliedmaßen, um einen Ball zu werfen, Wale benutzen ihre Flossen zum Schwimmen und Eidechsen benutzen ihre Gliedmaßen, um die Wände hochzuklettern. Jeder von ihnen ist in der Struktur ähnlich, unterscheidet sich jedoch in Bezug auf die detaillierte Morphologie.

Evolutionsbiologen bezeichnen diese Strukturen als analog.

Der fortschreitende Evolutionsprozess kann mit Hilfe der vergleichenden Anatomie verfolgt werden. Mehrere andere Beweise können mit Hilfe von Biogeographie, Fossilienaufzeichnungen und molekularen Aufzeichnungen untersucht werden. Analogie ist ein Aspekt der Evolutionsbiologie, der besagt, dass die Strukturen nicht aufgrund embryonaler Herkunft ähnlich sind, sondern aufgrund der Ähnlichkeiten in den Funktionen. Analogien entstehen, wenn die Herausforderungen und Probleme zweier Arten ähnlich sind. Die Evolution formt dann beide als einander ähnlich, und daher werden ihre Strukturen entwickelt.

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12.2 Evolutionäre Beziehungen bestimmen

Wissenschaftler sammeln Informationen, die es ihnen ermöglichen, evolutionäre Verbindungen zwischen Organismen herzustellen. Ähnlich wie bei der Detektivarbeit müssen Wissenschaftler Beweise verwenden, um die Fakten aufzudecken. Im Fall der Phylogenie konzentrieren sich evolutionäre Untersuchungen auf zwei Arten von Beweisen: morphologische (Form und Funktion) und genetische.

Zwei Ähnlichkeitsmaße

Organismen mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften und genetische Sequenzen sind tendenziell enger verwandt als solche, die dies nicht tun. Merkmale, die sich sowohl morphologisch als auch genetisch überlappen, werden als homologe Strukturen bezeichnet, die Ähnlichkeiten stammen aus gemeinsamen Evolutionswegen. Wie in Abbildung 12.6 gezeigt, sind beispielsweise die Knochen in den Flügeln von Fledermäusen und Vögeln, die Arme des Menschen und das Vorderbein eines Pferdes homologe Strukturen. Beachten Sie, dass die Struktur nicht einfach ein einzelner Knochen ist, sondern eine Gruppierung mehrerer Knochen, die in jedem Organismus auf ähnliche Weise angeordnet sind, auch wenn die Elemente der Struktur Form und Größe geändert haben können.

Irreführender Auftritt

Einige Organismen können sehr eng verwandt sein, obwohl eine geringfügige genetische Veränderung einen großen morphologischen Unterschied verursacht hat, der sie ganz anders aussehen lässt. Zum Beispiel sind Schimpansen und Menschen, deren Schädel in Abbildung 12.7 dargestellt sind, genetisch sehr ähnlich und teilen 99 Prozent 1 ihrer Gene. Schimpansen und Menschen weisen jedoch erhebliche anatomische Unterschiede auf, einschließlich des Ausmaßes, in dem der Kiefer beim Erwachsenen hervorsteht, und der relativen Länge unserer Arme und Beine.

Nicht verwandte Organismen können jedoch entfernt verwandt sein und dennoch sehr ähnlich erscheinen, normalerweise weil sich in beiden gemeinsame Anpassungen an ähnliche Umweltbedingungen entwickelt haben. Ein Beispiel sind die stromlinienförmigen Körperformen, die Formen von Flossen und Anhängseln und die Form der Schwänze bei Fischen und Walen, die Säugetiere sind. Diese Strukturen weisen eine oberflächliche Ähnlichkeit auf, da sie Anpassungen an die Bewegung und Manövrierbarkeit in derselben Umgebung – dem Wasser – sind. Wenn eine ähnliche Eigenschaft durch adaptive Konvergenz (konvergente Evolution) und nicht durch eine enge evolutionäre Beziehung auftritt, wird sie als analoge Struktur bezeichnet. In einem anderen Beispiel verwenden Insekten Flügel, um wie Fledermäuse und Vögel zu fliegen. Wir nennen sie beide Flügel, weil sie die gleiche Funktion erfüllen und eine oberflächlich ähnliche Form haben, aber der embryonale Ursprung der beiden Flügel ist völlig unterschiedlich. Der Unterschied in der Entwicklung oder Embryogenese der Flügel ist in jedem Fall ein Signal dafür, dass Insekten und Fledermäuse oder Vögel keinen gemeinsamen Vorfahren haben, der einen Flügel hatte. Die in Abbildung 12.8 gezeigten Flügelstrukturen entwickelten sich unabhängig voneinander in den beiden Linien.

Ähnliche Merkmale können entweder homolog oder analog sein. Homologe Merkmale teilen einen evolutionären Weg, der zur Entwicklung dieses Merkmals führte, und analoge Merkmale nicht. Wissenschaftler müssen bestimmen, welche Art von Ähnlichkeit ein Merkmal aufweist, um die Phylogenie der untersuchten Organismen zu entschlüsseln.

Konzepte in Aktion

Diese Website enthält mehrere Beispiele, die zeigen, wie der Schein beim Verständnis der phylogenetischen Beziehungen von Organismen irreführend sein kann.

Molekulare Vergleiche

Mit der Weiterentwicklung der DNA-Technologie erblühte der Bereich der Molekularen Systematik, die die Nutzung von Informationen auf molekularer Ebene einschließlich der DNA-Sequenzierung beschreibt. Die neue Analyse molekularer Merkmale bestätigt nicht nur viele frühere Klassifikationen, sondern deckt auch frühere Fehler auf. Molekulare Merkmale können Unterschiede in der Aminosäuresequenz eines Proteins, Unterschiede in der individuellen Nukleotidsequenz eines Gens oder Unterschiede in der Anordnung von Genen umfassen. Auf molekularen Merkmalen basierende Phylogenien gehen davon aus, dass sie umso enger verwandt sind, je ähnlicher die Sequenzen in zwei Organismen sind. Verschiedene Gene verändern sich evolutionär mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und dies beeinflusst die Ebene, auf der sie bei der Identifizierung von Beziehungen nützlich sind. Sich schnell entwickelnde Sequenzen sind nützlich, um die Beziehungen zwischen eng verwandten Arten zu bestimmen. Langsamer entwickelnde Sequenzen sind nützlich, um die Beziehungen zwischen entfernt verwandten Arten zu bestimmen. Um die Verwandtschaft zwischen sehr unterschiedlichen Arten wie Eukarya und Archaea zu bestimmen, müssen die verwendeten Gene sehr alte, sich langsam entwickelnde Gene sein, die in beiden Gruppen vorkommen, wie zum Beispiel die Gene für ribosomale RNA. Der Vergleich phylogenetischer Bäume unter Verwendung verschiedener Sequenzen und deren Ähnlichkeit hilft, Vertrauen in die abgeleiteten Beziehungen aufzubauen.

Manchmal teilen sich zwei DNA-Segmente in entfernt verwandten Organismen zufällig einen hohen Prozentsatz an Basen an denselben Stellen, was dazu führt, dass diese Organismen eng verwandt erscheinen, wenn sie es nicht sind. Zum Beispiel teilt die Fruchtfliege 60 Prozent ihrer DNA mit dem Menschen. 2 In dieser Situation wurden computergestützte statistische Algorithmen entwickelt, um die tatsächlichen Beziehungen zu identifizieren, und letztendlich ist die gekoppelte Verwendung sowohl morphologischer als auch molekularer Informationen effektiver bei der Bestimmung der Phylogenie.

Evolution-Verbindung

Warum ist Phylogenie wichtig?

Neben der Verbesserung unseres Verständnisses der Evolutionsgeschichte von Arten hat unsere eigene phylogenetische Analyse zahlreiche praktische Anwendungen. Zwei dieser Anwendungen umfassen das Verständnis der Evolution und Übertragung von Krankheiten und das Treffen von Entscheidungen über Naturschutzbemühungen. Eine Studie aus dem Jahr 2010 3 zu MRSA (Methicillin-resistente Staphylococcus aureus), einem antibiotikaresistenten pathogenen Bakterium, hat den Ursprung und die Verbreitung des Stamms in den letzten 40 Jahren verfolgt. Die Studie deckte den Zeitpunkt und die Muster auf, in denen sich der resistente Stamm von seinem Ursprungsort in Europa zu Infektions- und Entwicklungszentren in Südamerika, Asien, Nordamerika und Australasien bewegte. Die Studie deutete darauf hin, dass die Bakterien nur sehr selten in neue Populationen eingeführt wurden, vielleicht nur einmal, und sich dann von dieser begrenzten Anzahl von Individuen aus verbreiteten. Dies steht im Gegensatz zu der Möglichkeit, dass viele Personen die Bakterien von einem Ort zum anderen getragen haben. Dieses Ergebnis legt nahe, dass sich Beamte des öffentlichen Gesundheitswesens darauf konzentrieren sollten, die Kontakte von Personen, die mit einem neuen Bakterienstamm infiziert sind, schnell zu identifizieren, um seine Ausbreitung zu kontrollieren.

Ein zweiter nützlicher Bereich für die phylogenetische Analyse liegt in der Konservierung. Biologen haben argumentiert, dass es wichtig ist, die Arten in einem phylogenetischen Baum zu schützen und nicht nur die von einem Zweig des Baumes. Dadurch wird mehr von der durch die Evolution erzeugten Variation erhalten. Beispielsweise sollten sich die Erhaltungsbemühungen auf eine einzelne Art ohne Schwesterarten konzentrieren und nicht auf eine andere Art, die eine Gruppe von nahen Schwesterarten hat, die sich kürzlich entwickelt hat. Wenn die einzelne evolutionär unterschiedliche Art ausstirbt, geht im Vergleich zu einer Art in der Gruppe eng verwandter Arten eine überproportionale Menge an Variation vom Baum verloren. Eine 2007 veröffentlichte Studie 4 gab Empfehlungen für die Erhaltung von Säugetierarten weltweit, basierend darauf, wie evolutionär unterschiedlich und vom Aussterben bedroht sie sind. Die Studie ergab, dass sich ihre Empfehlungen von den Prioritäten unterschieden, die einfach auf dem Grad der Aussterbebedrohung für die Art beruhten. Die Studie empfahl den Schutz einiger bedrohter und geschätzter großer Säugetiere wie der Orang-Utans, der großen und kleinen Pandas sowie der afrikanischen und asiatischen Elefanten. Sie fanden jedoch auch heraus, dass einige viel weniger bekannte Arten geschützt werden sollten, je nachdem, wie unterschiedlich sie evolutionär sind. Dazu gehören eine Reihe von Nagetieren, Fledermäusen, Spitzmäusen und Igeln. Darüber hinaus gibt es einige vom Aussterben bedrohte Arten, die in Bezug auf die evolutionäre Besonderheit nicht als sehr wichtig eingestuft wurden, darunter Arten von Hirschmäusen und Rennmäusen. Während viele Kriterien Naturschutzentscheidungen beeinflussen, bietet die Erhaltung der phylogenetischen Vielfalt einen objektiven Weg, um die gesamte Vielfalt der durch die Evolution entstandenen Vielfalt zu schützen.

Aufbau phylogenetischer Bäume

Wie konstruieren Wissenschaftler phylogenetische Bäume? Gegenwärtig ist die am meisten akzeptierte Methode zum Konstruieren phylogenetischer Bäume eine Methode, die als Kladistik bezeichnet wird. Diese Methode sortiert Organismen in Kladen, Gruppen von Organismen, die am engsten miteinander verwandt sind, und den Vorfahren, von denen sie abstammen. In Abbildung 12.9 beispielsweise haben sich alle Organismen in der schattierten Region aus einem einzigen Vorfahren entwickelt, der Fruchtwassereier hatte. Folglich haben alle diese Organismen auch Fruchtwassereier und bilden eine einzige Klade, auch monophyletische Gruppe genannt. Clades müssen die angestammte Spezies und alle Nachkommen eines Verzweigungspunkts enthalten.

Visuelle Verbindung

Welche Tiere in dieser Figur gehören zu einer Gruppe von Tieren mit Haaren? Was hat sich zuerst entwickelt: Haare oder Fruchtwasser?

Clades können in der Größe variieren, je nachdem, auf welchen Verzweigungspunkt verwiesen wird. Der wichtige Faktor ist, dass alle Organismen der Klade oder der monophyletischen Gruppe von einem einzigen Punkt des Baumes abstammen. Daran kann man sich erinnern, weil monophyletisch in „mono“ zerfällt, was eins bedeutet, und „phyletisch“, was evolutionäre Beziehung bedeutet.

Gemeinsame Eigenschaften

Die Kladistik beruht auf drei Annahmen. Die erste ist, dass Lebewesen durch die Abstammung von einem gemeinsamen Vorfahren verwandt sind, was eine allgemeine Annahme der Evolution ist. Die zweite ist, dass die Artbildung durch Aufspaltung einer Art in zwei Arten erfolgt, nie mehr als zwei gleichzeitig und im Wesentlichen zu einem bestimmten Zeitpunkt. Dies ist etwas umstritten, wird aber von den meisten Biologen als Vereinfachung akzeptiert. Die dritte Annahme ist, dass sich Merkmale im Laufe der Zeit so weit ändern, dass sie als in einem anderen Zustand betrachtet werden. Es wird auch angenommen, dass man die tatsächliche Richtung der Änderung für einen Zustand identifizieren kann. Mit anderen Worten, wir gehen davon aus, dass ein amnionisches Ei ein späterer Charakterzustand ist als nicht-amnionische Eizellen. Dies wird als Polarität der Zeichenänderung bezeichnet. Wir wissen dies durch Bezugnahme auf eine Gruppe außerhalb der Klade: Insekten haben zum Beispiel nicht amniotische Eier, daher ist dies der ältere oder angestammte Charakterzustand. Cladistics vergleicht Eigengruppen und Fremdgruppen. Eine Eigengruppe (in unserem Beispiel Eidechse, Kaninchen und Mensch) ist die Gruppe der untersuchten Taxa. Eine Fremdgruppe (Lanzettchen, Neunauge und Fisch in unserem Beispiel) ist eine Art oder Gruppe von Arten, die vor der Abstammungslinie, die die interessierende(n) Gruppe(n) enthält, auseinandergegangen sind. Indem wir die Mitglieder der Eigengruppe untereinander und mit den Mitgliedern der Fremdgruppe vergleichen, können wir feststellen, welche Merkmale evolutionäre Modifikationen sind, die die Verzweigungspunkte der Phylogenie der Eigengruppe bestimmen.

Wenn ein Merkmal bei allen Mitgliedern einer Gruppe gefunden wird, handelt es sich um ein gemeinsames Ahnenzeichen, da sich das Merkmal während des Abstiegs jedes Mitglieds der Gruppe nicht verändert hat. Obwohl diese Merkmale interessant erscheinen, weil sie die Klade vereinen, werden sie in der Kladistik als nicht hilfreich angesehen, wenn wir versuchen, die Beziehungen der Mitglieder der Klade zu bestimmen, da jedes Mitglied gleich ist. Betrachten Sie im Gegensatz dazu die Fruchtwasser-Ei-Charakteristik von Abbildung 12.9. Only some of the organisms have this trait, and to those that do, it is called a shared derived character because this trait changed at some point during descent. This character does tell us about the relationships among the members of the clade it tells us that lizards, rabbits, and humans group more closely together than any of these organisms do with fish, lampreys, and lancelets.

A sometimes confusing aspect of “ancestral” and “derived” characters is that these terms are relative. The same trait could be either ancestral or derived depending on the diagram being used and the organisms being compared. Scientists find these terms useful when distinguishing between clades during the building of phylogenetic trees, but it is important to remember that their meaning depends on context.

Auswahl der richtigen Beziehungen

Constructing a phylogenetic tree, or cladogram, from the character data is a monumental task that is usually left up to a computer. The computer draws a tree such that all of the clades share the same list of derived characters. But there are other decisions to be made, for example, what if a species presence in a clade is supported by all of the shared derived characters for that clade except one? One conclusion is that the trait evolved in the ancestor, but then changed back in that one species. Also a character state that appears in two clades must be assumed to have evolved independently in those clades. These inconsistencies are common in trees drawn from character data and complicate the decision-making process about which tree most closely represents the real relationships among the taxa.

To aid in the tremendous task of choosing the best tree, scientists often use a concept called maximum parsimony , which means that events occurred in the simplest, most obvious way. This means that the “best” tree is the one with the fewest number of character reversals, the fewest number of independent character changes, and the fewest number of character changes throughout the tree. Computer programs search through all of the possible trees to find the small number of trees with the simplest evolutionary pathways. Starting with all of the homologous traits in a group of organisms, scientists can determine the order of evolutionary events of which those traits occurred that is the most obvious and simple.

Konzepte in Aktion

Practice Parsimony: Go to this website to learn how maximum parsimony is used to create phylogenetic trees (be sure to continue to the second page).

These tools and concepts are only a few of the strategies scientists use to tackle the task of revealing the evolutionary history of life on Earth. Neuere Technologien haben in letzter Zeit überraschende Entdeckungen mit unerwarteten Zusammenhängen gemacht, wie zum Beispiel die Tatsache, dass Menschen mit Pilzen näher verwandt zu sein scheinen als Pilze mit Pflanzen. Klingt unglaublich? Wenn die Informationen über DNA-Sequenzen wachsen, werden die Wissenschaftler der Kartierung der Evolutionsgeschichte allen Lebens auf der Erde immer näher kommen.


Difference between Homologous and Analogous structures

Definition

Homologous structures are structures that evolve in living organisms that have a common ancestor. Analogous structures are those that evolve independently in different living organisms but have a similar or the same function.

Degree of relatedness among organisms

Organisms which have homologous structures are always closely related and share a common ancestral form. Organisms which have analogous structures are not closely related and do not arise from the same ancestor.

Developmental pattern

The developmental pattern in organisms which have homologous features tends to be very similar, and this is often evident when examining the embryos of these organisms. The developmental pattern in organisms which have analogous features tends to be very different.

Funktionen

Homologous structures may serve the same or different functions. Analogous structures always have the same or very similar functions.

Animal examples

The limbs of vertebrates are examples of homologous structures, and in fact the same bones are present, yet modified from one animal to another. The wings of insects and birds are examples of analogous structures with completely different evolutionary paths and origins.

Plant examples

Examples of homologous structures are the modified leaves of the pitcher plant, Venus fly trap, and cactus. Examples of analogous structures include the leaves of African euphorbia and cacti.


Schau das Video: Homologie en analogie 5vwo (Kann 2022).